Cálculos a partir de reacciones químicas

En una reacción química, los coeficientes de la ecuación igualada pueden multiplicarse o dividirse por cualquier factor sin que cambie el significado de la ecuación. Las dos ecuaciones siguientes proporcionan la misma información:

Las relaciones de una ecuación química pueden expresarse como relaciones de moléculas, de moles y de masas, así como de volúmenes si están implicados gases. El siguiente ejemplo ilustra la clase de información que puede deducirse de una ecuación química:

Para resolver los problemas de estequiometría se siguen cuatro fases:

• Escribir la ecuación química igualada.
• Transferir en moles la información suministrada.
• Examinar las relaciones molares en la ecuación química.
• Pasar de moles a la unidad deseada.

Lo anterior puede ilustrarse con el cálculo del número de moléculas de oxígeno necesarias para reaccionar con 40 moléculas de metano en la reacción:

El primer paso es ajustar la ecuación (ver t2)

De la ecuación ajustada se deduce que una molécula de metano reacciona con dos moléculas de oxígeno, con lo que puede establecerse la relación:

luego: x = 80 moléculas O₂

Rendimientos porcentuales en las reacciones químicas

La cantidad máxima de un producto que puede obtenerse, según la ecuación química, a partir de una cantidad conocida de reaccionantes, se denomina rendimiento teórico. Existen diferentes razones por las que la cantidad de producto que se obtiene en el laboratorio o en la industria es menor que la deseada:

• Pérdidas o vertidos durante la manipulación.
• Condiciones inadecuadas de reacción.
• Dificultad de separación del producto final.
• Existencia de reacciones simultáneas, que hacen que se formen productos indeseables además de los deseados. Estas reacciones se denominan reacciones secundarias.

El rendimiento real de una reacción se expresa en tanto por ciento:

 

 

Cálculos en reacciones consecutivas

En los procesos químicos es frecuente que, para obtener un determinado producto final deseado, haya que realizar dos o más reacciones consecutivas. En este caso, como los productos de la primera reacción son los reaccionantes en la segunda reacción y así sucesivamente, no es necesario calcular las masas de las sustancias formadas en las reacciones intermedias.

En vez de esto, se pueden utilizar las relaciones molares para obtener la información deseada sobre la reacción final.

Como ejemplo ilustrativo, puede mencionarse la obtención de permanganato de potasio, la cual tiene lugar en dos etapas:

Cálculos con reactivos en disolución

En las reacciones es frecuente utilizar reactivos en disolución en vez de sólidos, líquidos o gases puros.

Las disoluciones permiten una mezcla más íntima de las sustancias a nivel molecular, por lo que las reacciones se producen de una forma más eficaz que si aquéllas estuvieran en estado sólido.

La destilación del agua sirve para separar ésta de las sales disueltas en ella.